范縣金牙頭礦區(qū)沙一鹽特征初步研究

【摘要】范縣金牙頭礦區(qū)位于河南省范縣縣城西南部，礦體完整連續(xù)，分布于整個礦區(qū)，鹽層單層厚度2～25m，總層數(shù)7～10層，本區(qū)礦石純鹽品位在90%以上，平均品位86.6%，全部為一級品。

【關(guān)鍵詞】巖鹽；測井；斷裂；礦床成因

1. 礦區(qū)概況

（1）范縣金牙頭礦區(qū)位于河南省范縣縣城西南部。礦區(qū)形狀大致為呈反“Z”字的多邊形，由8個拐點圈定而成，面積5.2Km2。礦區(qū)全區(qū)均為第四系覆蓋，地勢平坦，地形簡單，地面平海拔標(biāo)高45m左右。

（2）該區(qū)域?qū)贉貛О霛駶櫞箨懶詺夂颉＝涤炅磕陮嶋H變化較大，年內(nèi)分配不均，全年50%的降水發(fā)生在7、8月份，并常以暴雨出現(xiàn)。

2. 礦區(qū)地質(zhì)概況

（1）礦區(qū)在地質(zhì)單元上位于中朝準(zhǔn)地臺華北坳陷南段東側(cè)東濮坳陷內(nèi)，西鄰內(nèi)黃凸起，東鄰菏澤凸起，北鄰臨清凹陷，南鄰開封凹陷。主要受北北東和北東向構(gòu)造體系所控制。

（2）礦區(qū)內(nèi)新生界沉積厚度巨大，一般厚5000m左右，其下伏基巖地層為二迭系、侏羅——白堊系地層。根據(jù)鉆孔揭露，礦區(qū)內(nèi)地層由新到老詳主要有第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組、古近系、東營組、沙河街組。其中沙河街組沙一段是主要的含鹽層系。

（3）礦區(qū)整體位于黃河斷裂東南部，礦區(qū)內(nèi)無斷層通過，構(gòu)造極為簡單，距工作區(qū)較近的構(gòu)造均為隱伏構(gòu)造，以斷裂為主（圖1）。

圖1礦區(qū)及附近構(gòu)造示意圖

3. 礦床地質(zhì)特征

根據(jù)油田多年的油氣鉆探數(shù)據(jù)顯示，礦區(qū)一帶無良好的的油氣顯示，由于礦區(qū)位于衛(wèi)東鹽湖沉積中心，沙一下巖鹽沉積厚度巨大，是東濮凹陷內(nèi)較好的成鹽區(qū)塊之一。

3.1含礦特征。

范縣金牙頭鹽礦主要含鹽地層為沙一段下部，鹽層呈成層狀，與泥巖、灰質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖相間分布。礦層頂板埋深一般在2250～2500m，最深處位于DL04線北端，最淺處位于DL04線南端，礦層底板埋深一般在2450～2700m之間，亦是南淺北深（圖2）。

圖2礦層底板等值線圖

3.2礦層的產(chǎn)狀、厚度及其變化。

由于礦區(qū)內(nèi)無斷層通過，礦體完整連續(xù)，分布于整個礦區(qū)，礦層的產(chǎn)狀、厚度變化主要受古地形影響。

礦區(qū)位于衛(wèi)東地塹沉積中心南半部（參見圖1），礦層為一向北東傾伏的凹槽形，走向北東45°，傾角6°左右，礦體南部相對較為平緩，南部西側(cè)傾角7°左右，東部近于水平，中北部兩側(cè)逐漸向凹槽中軸傾斜，傾角10°左右。

礦層成層狀，由巖鹽、泥巖組成多個沉積韻律，以鹽為主，礦層厚度一般為180～210m；最厚約230m左右，位于后曹樓村北部；最薄約99m，位于礦區(qū)西北角，可能與靠近斷層有關(guān)。

3.3含鹽層系的巖性及礦物學(xué)特征。

礦區(qū)含鹽層系的主要巖性有泥質(zhì)巖類、巖鹽類、膏巖類。

（1）泥質(zhì)巖類。

是整個含鹽層系的主要巖性，構(gòu)成鹽礦的頂?shù)装濉A層。占含鹽地層的35%左右，巖性主要為泥巖、灰質(zhì)泥巖、沙質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖。顏色以灰色為主，兼有淺灰黃色、青灰色等，厚度一般為1～11m左右，部分為20～30cm厚的夾層存在于鹽層當(dāng)中。巖層呈塊狀、層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，多具水平層理，性能較硬，斷口平直。

（2）巖鹽。

巖鹽是金牙頭礦區(qū)含鹽層系的主要巖性，占沙一下含鹽層系總厚度的62.5%。在沉積中心，鹽層數(shù)要多于其他地方，主要是因為其他地方停止鹽湖相沉積后，沉積中心（凹陷中心）繼續(xù)接受沉積?？偧凔}厚度約105m～130m左右。據(jù)礦區(qū)礦芯資料，巖鹽為次中晶結(jié)構(gòu)，部分為細晶，多呈半自形，少見它形晶，塊狀構(gòu)造，顏色以灰白色為主，兼有黃褐、灰黑色、淺肉紅色等。純凈巖鹽為無色透明狀或為灰白色，含有機質(zhì)或其他雜質(zhì)的多呈黃褐、灰黑色。

（3）膏鹽類

根據(jù)鄰區(qū)的巖鹽鉆探成果，含鹽層系地層中含有膏鹽，膏鹽以石膏為主，在含鹽系地層頂、底板處較為發(fā)育，中部也含有少量膏鹽，以條帶狀分布在泥巖中。

3.4礦層地球物理特征。

沙一下鹽礦層與泥巖、灰質(zhì)泥巖互層，具有明顯的韻律性，礦層與圍巖（夾層）在巖性上的差異，使其在物理性質(zhì)上區(qū)別明顯，這種物理性質(zhì)上的差異性可以作為劃分礦層、圍巖和一個重要的標(biāo)志，能較好的反映出這些性質(zhì)差異的物理指標(biāo)主要有井徑、自然伽瑪、自然電位、視電阻率、聲波時差等。

根據(jù)中原油田的測井經(jīng)驗，主要利用井徑、自然伽瑪、視電阻率、聲波曲線進行巖鹽、圍巖劃分。實際工作中主要利用自然伽瑪曲線、井徑曲線、來確定鹽礦層頂?shù)装迳疃?，聲波曲線為輔助曲線，視電阻率曲線作為參考曲線。

巖鹽、圍巖在各曲線上的表現(xiàn)為：

（1）井徑：在巖鹽段，由于巖鹽的溶解作用，巖鹽段井徑呈明顯的擴徑，而泥巖段（圍巖）接近于鉆頭直徑。

（2）自然伽瑪：不同的巖石所含的放射性同位素的數(shù)量不同，衰變時釋放出的自然伽瑪射線強度也不同。巖石中泥質(zhì)含量越高，則自然伽瑪放射性就越強，所以，礦層的自然伽瑪放射性要明顯低于泥質(zhì)圍巖，在測井伽瑪曲線上，礦層一般為低值，圍巖一般為高值。

（3）視電阻率：巖石不同巖性、結(jié)構(gòu)等會導(dǎo)致導(dǎo)電性能的差異，本區(qū)鹽礦呈固體結(jié)晶狀態(tài)，導(dǎo)電性能較差，在電阻率曲線上表現(xiàn)為相對高值，圍巖所含成分較多，導(dǎo)電性能要高于呈現(xiàn)結(jié)晶狀態(tài)的鹽礦層，在電阻率曲線上表現(xiàn)為相對低值。

（4）聲波：當(dāng)鉆井揭示鹽層時，鹽的溶解作用使井徑擴大，加大了聲波傳播的路徑，使聲波時差增大；當(dāng)泥漿含鹽飽和時，井徑就不再擴徑，井徑變化規(guī)則，聲波傳播路徑基本相同，這時聲波時差就反映了固體鹽層的骨架時差；當(dāng)鹽層含有泥質(zhì)時，造成井壁不規(guī)則，聲波時差就出現(xiàn)“周波跳躍”。因此，利用聲波時差可以判斷鹽巖層的泥質(zhì)含量、純度，可間接分別礦層和圍巖。

4. 礦體主要特征

（1）物理特征。

鹽層單層厚度2～25m，總層數(shù)7～10層，巖鹽的主要物理性質(zhì)為：硬度量2.0～2.5，小體重2.13～2.17，性脆，不平坦斷面，玻璃光澤，少量為油脂光澤，易溶于水，味咸。

（2）化學(xué)特征。

據(jù)礦區(qū)鹽礦化驗資料，巖鹽中主要成份為NaCl，純鹽品位在90%以上，最大98.3%，全孔平均品位大于86.6%。主要成份為NaCl、CaSO4、NaSO4、CaCl、MgCl、KCl等，主要礦物成分為巖鹽、石膏、芒硝等，石膏、芒硝一般含量較低，小于5%。

（3）礦石類型和品級。

據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DZ/T0212-2002）以氯化納為主的鹽礦床的地質(zhì)勘查鉆井水溶的邊界品位NaCl≥30%；工業(yè)品位NaCl≥50%；全國礦產(chǎn)儲量委員會主編的《礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊》1987年提出的巖鹽礦床的NaCl礦石Ⅰ級品≥86%，Ⅱ級品61%～85%、Ⅲ級品30%～60%。根據(jù)鹽礦的分析化驗資料，本區(qū)礦石純鹽品位在90%以上，平均品位86.6%，全部為一級品。

5. 礦體圍巖和夾石

沙一下鹽礦體主要為鹽巖夾泥膏巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖等組成的含鹽韻律，呈狀分布，礦體頂?shù)诪橐环€(wěn)定的泥巖或白云質(zhì)泥巖。

根據(jù)分析化驗資料，礦體夾石為以泥巖為主，小部分為石膏或芒硝、天然堿夾層，天然堿含量為14～37%，芒硝含量為71.09%，厚度較薄，不能開采利用。

6. 礦床成因分析

（1）礦區(qū)內(nèi)主要含鹽地層為沙一段。沙一段位于新生界古近系的沙河街組的頂部，又分兩個亞段（層）：沙一下與沙一上。

（2）沙一下鹽沉積時期是東濮凹陷下沉的弱斷陷期，構(gòu)造運動相對較弱，以盆地緩慢沉降為特征。湖面廣闊，使沙一下鹽成為古近系四套鹽巖中沉積范圍最大的一軎鹽。沙一下鹽分布于海通集～白廟以北的地區(qū)，東以蘭聊斷層為界，西以長垣斷層為界，北尖滅于漠68井以北古云集以南地區(qū)，南到劉莊地區(qū)。沙一下鹽沉積既受衛(wèi)東、濮城、文東、長垣、聊蘭等斷層控制，又受古地形的影響，形成鹽湖沉積中心。

（3）沙一上早期以沉積環(huán)境水體淡化后的碎屑沉積為主，但環(huán)境水體仍有一定鹽類溶解濃度.因而從巖性上看是碎屑搬運沉積和低溶解度的鹽類如碳酸鈣、碳酸鎂（形成白云巖）、硫酸鈣（石膏）的蒸發(fā)結(jié)晶沉積和共同進行所形成的產(chǎn)物。故形成了一套淺色的泥巖和薄的白云巖，油頁巖夾層出現(xiàn)。沙一上的后期環(huán)境水體鹽類含量已十分稀少，致使水體生物繁衍而沉積出頂部生成灰?guī)r。

（4）沙一下早期環(huán)境水體含鹽已達飽和，且鹽類物質(zhì)補給來源豐富，是咸化期的高峰，因而沉積了多個厚大的巖鹽層。其間也有多個為時較短的淡化間隙，從而形成了幾個巖鹽中的夾層，由于鹽類補給量的不足和淡化期的延長，因而在后期沉積的巖鹽層明顯減薄而泥巖夾層厚度卻呈增厚趨勢。

參考文獻

[1]中原油田石油地質(zhì)志編輯委員會，《中國石油地質(zhì)志·中原油田》，石油工業(yè)出版社，1997年.

[2]中原油田，《東濮凹陷水沙一鹽調(diào)查評價》，內(nèi)部出版，1995年.

[3]河南省地礦局水文一隊，《范縣金牙頭巖鹽礦預(yù)查報告》，內(nèi)部出版，2011年.

[文章編號]1619-2737（2013）01-14-538

[作者簡介] 彭建陽（1975-），男，籍貫：河南遂平人，職稱：工程師，1996年南京地質(zhì)學(xué)校，主要從事巖土工程專業(yè)方面的工作。